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与光科技光谱传感芯片助力LED照明更加健康化、智能化
与光科技光谱传感芯片助力LED照明更加健康化、智能化
2022-01-14 17:42:54

半导体照明(Semiconductor Lighting)具有高效、节能、环保及多功能性等显著特点,是一种新兴的照明技术。通过使用发光二极管(Light-emitting diode, 简称LED),或封装荧光材料,组成半导体固体发光器件,直接或间接发出可见及不可见光。


全球半导体照明技术正处于快速发展时期,产品性能不断提升、单价不断降低,LED是照明领域中主流的光源器件,也是技术革新的主要切入点。


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半导体照明


功能性通用照明是半导体照明的主要应用场景之一,可以粗略划分为民用照明商用照明。民用照明包括各大学校、写字楼办公室,还有家庭卧室和写字台这三大类应用领域。商用照明包括交通照明、景观照明、城市照明等。


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用照明健康化的趋势 -

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健康照明是民用照明中学校、写字楼、居家三大应用领域重要发展方向。光是人类生存的重要环境因素,照明对人们的生理和心理影响显著,通过模拟太阳光,人体也会分泌肾上腺素,从而有快乐的感觉,因此照明时间与照明强度可以影响身体变化和心理健康。人们对身体健康和生活品质的追求,早已经不再满足于基本照明,而对光品质、光健康和光环境有更高需求。


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民用照明中的健康照明


照明“健康化”就是通过对LED功能性的技术革新,来改善人们工作、学习、生活的条件和质量,促进身心健康。相对于传统光源,LED光源不仅节能环保,在频闪危害的控制、色彩的还原度等方面更具优势。LED作为人造光源,其可控性、可塑性是健康照明的最佳选择。


健康照明应满足以下要求:


1.LED光源光谱应减少蓝光的相对能量,防止蓝光危害

近年来,在需求和应用导向指引下,过去简单的蓝光芯片+黄色荧光粉构成白光的通用照明,已开始向基于特定需求的光谱照明转变。


2.全光谱照明是健康照明的集中体现。

增加红光的相对能量,模拟太阳光谱,在室内也等同于在日光下,最大程度让LED接近太阳光谱,促进人体的身心健康。


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LED光谱(左)太阳光谱(右)


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商用照明智能化的趋势 -

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随着5G建设的推进以及物联网应用的渗透,城市运行效率得到极大提升。商用照明作为智慧城市建设的重要一环,智能照明应运而生。智能照明系统的特点之一是可以为商用照明降低能耗,不仅降低能源费用,更能优化人们的使用体验。


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商用照明中的智能照明


照明的“智能化”就是利用计算机技术、通信技术、传感器技术、LED照明驱动技术、智能化信息处理以及节能控制技术等,实现对照明设备的智能化控制,从而创造出一个高效、舒适、安全、节能的工作和生活环境。节能、实现多种照明效果,动态自动调光、动态场景变换、延长灯具的使用寿命、实现照明控制智能化是智能照明的优势。


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如何高效检测LED灯具

是否达到健康照明或智能照明的标准? -

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针对整个LED灯具或发光面积大的LED灯泡,其光度和色度的检测较单颗LED更为复杂。LED灯具(比如路灯、灯管等)面积较大,发光方向性强,在实际照明应用中,我们更关心灯盘或灯管的照度、均匀度、亮度,灯具在点亮后温度与颜色的变化以及灯具对人眼视觉的影响。


与光科技光谱传感芯片助力LED照明更加健康化、智能化(图11)

积分球(左)通用性分布式光度计(右)

对LED灯具测试示意图


在LED灯具生产过程中一般是通过积分球或分布式光度计对LED灯具进行测量。积分球或分布式光度计通常体积较大,并且测量前需要复杂的校准过程,只在LED产线中进行测量应用,无法替代灯具在现场安装后的实地测量。对于安装后的灯具的测量一般使用独立的照度计和亮度计进行测量,但是不能同时对亮度颜色进行测量。


与光科技复虹系列SEE8610光谱传感模组,采用了与光科技的创新性UltraPix技术,可在400-1000nm(可扩展到380nm)连续波段范围内达到精准的波长量测,具有波长重复性、稳定性良好的工作性能,兼具微型化、高性能、低成本的超光谱检测设备,能够应用于LED灯具健康照明的测试需求。


与光科技光谱传感芯片助力LED照明更加健康化、智能化(图12)

与光科技复虹系列SEE8610光谱传感模组


针对Micro LED检测难点和挑战,北京与光科技有限公司依托清华大学电子系多年研究成果及成熟的CMOS工艺,研发出了一种可用于Micro LED检测的斓彩系列光谱成像模组澜彩系列SEE8810,实现了低成本、小体积,集亮度、色度检测于一体的Micro LED检测,可以同时、快速测量Micro-LED阵列在工作时任意位置的亮度值和色度值。


  • 工作波段400-1000nm,可扩展到380nm,可见光全覆盖:实现LED分选的全光谱测试

  • 光谱分辨率1-3nm:实现LED波长的精细化测试分选。

  • LED中心波长精度:中心波长准确度(波长误差) ±0.5nm(单色光),中心波长重复性 ±0.5nm(单色光),能够满足精度要求较高的应用场景。

  • 微型化设备,可通过USB接口实现数据实时传输:方便与各种微机连接,制作小型化的、便携的LED在现场安装后的实地测量设备。


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与光科技光谱传感芯片

助力LED照明更加健康化、智能化-

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LED功能性通用照明将延续健康化和智能化的趋势,解放人们的双手,营造舒适的光环境。系统算法不断探索人们的需求,又可以自适应不同灯具的应用场景,更“懂”我们的照明设备无疑将大大提升生活品质。


想要实现照明的健康化和智能化,系统的组成需要输入单元、网络传输单元、输出单元、监控单元传感技术是系统组成部分中的核心技术壁垒,外部环境变化的感知与采集,是实现照明健康化和智能化的重要环节。通过集成与光光谱芯片的传感器收集光环境的照度和色温的变化,然后发指令给灯具,让灯具依照设定好的逻辑与算法去完成动态的表现


另外,集成与光光谱芯片的传感器将灯具实时亮度和照明反馈给智能照明控制平台,实现闭环校准,达到精准照明。如此一来,整个照明系统能够自动播放、自适应、解放人们的双手。


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与光科技光谱传感芯片助力LED照明更加健康化、智能化


与光科技复虹系列SEE8610光谱传感模组是一款微型化设备,工作波段400-1000nm,可扩展到380nm,既可以用于环境光感知又可以集成到LED灯具中,对LED照明进行实时监测,价格便宜,将为LED功能性通用照明更加健康化、智能化带来更多可能性。



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参考文献:

1.半导体照明市场与技术浅析-中国半导体照明网

2.LED的历史进程和未来发展-中国周刊网

3.中国LED行业市场前瞻与投资战略规划分析报告-前瞻产业研究院

4.中国LED封装市场调研分析报告目录(2020-2025年)

5.对芯片进行测试:基于芯片与封装的两种LED分选方法

6.中国城市照明行业市场前景及投资机会研究报告

7.半导体照明市场与技术浅析-中国半导体照明网

8.LED的历史进程和未来发展-中国周刊网

9.LED显示屏光电检测标准探讨-中国LED显示应用行业协会

10.我国显示屏标准及贯标和行业协会检测工作综述

11.LED协会近年显示屏标准工作回顾

12.LABSPION 通用型分布式光度计

13.大峡谷智慧照明开启“健康+智能”照明新时代


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